(57)【要約】【課題】  振動、粉塵の発生をなくし、連続して安定した高精度な成形を可能とするガラス素子の成形装置を提供する。【解決手段】  中空断熱部材１１と仕切り部材２３とが一体的に成形されている。不活性ガス供給路１７の管１７Ａ上端部から供給される第１の不活性ガスは、排出用の溝２１を通るときモールド９および外型８の下面側を直接冷却する。また不活性ガス供給路１８から供給される第２の不活性ガスは仕切り部材２３により通路２３Ａから排出用の溝２２を通るときモールド９および外型８の下面側を間接的に冷却する。中空断熱部材と仕切り部材とが一体的に成形されているのでは活性ガスが溝へ流れているときでも振動や摩擦は生じないので粉塵の発生がなく、連続して安定した高精度なガラス素子の成形が可能である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型および下型からなる一対の型間にガラス素子材料を配置して前記一対の型及び前記ガラス素子材料を加熱しプレスすることによりガラス素子を成形する成形装置において、
前記各上型および下型の各成形面の背面側に設けられ前記各上型および下型を支持する一対のダイプレートと、
前記各ダイプレートの各背面側に設けられ前記各ダイプレートを支持する一対の中空断熱部材と、
前記各中空断熱部材のさらに背面側に設けられ内部に第１および第２の不活性ガス供給路を有する一対の軸と、
前記各ダイプレートの上下両面に形成され、前記第１および第２の不活性ガス供給路にそれぞれ連通するとともに該各不活性ガス供給路を流れる不活性ガスを排出するための複数本の溝と、
前記各ダイプレートの、一方の面に形成された前記複数本の溝と他方の面に形成された前記複数本の溝との間で前記不活性ガス供給路から前記中空断熱部材を介して供給される不活性ガスの混合を阻止するよう設けられた仕切り部材と、を備え、該仕切り部材は前記中空断熱部材と一体的に形成されていることを特徴とするガラス素子成形装置。
【請求項２】
前記中空断熱部材と前記仕切り部材はセラミック素材で形成されている請求項１に記載されたガラス素子成形装置。
【請求項３】
予め別々に用意された前記中空断熱部材と前記仕切り部材とを焼結成形して一体的に形成することを特徴とする請求項２に記載されたガラス素子成形装置。
【請求項４】
前記中空断熱部材および前記仕切り部材は窒化珪素であることを特徴とする請求項２または３に記載されたガラス素子成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガラス素子の成形装置に係るもので、特に冷却速度向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレス成形により光学ガラス素子を成形する場合、特に大口径の精密レンズを成形する際には、型の加熱、冷却に要する時間が成形サイクルの大半を占めており、成形サイクル時間を短縮化するためには、特に冷却時間の短縮が必要とされている。そのため冷却媒体として不活性ガスをモールドに直接接触させて流すことにより、冷却時間の短縮を狙う方法が提案されている。（特許文献１）
しかしながら、特許文献１では、ダイプレートの一方の面に形成された不活性ガス排出溝と、他方の面に形成された不活性ガス排出溝との間で、不活性ガスを分配する手段として、中空断熱部材とは別体で仕切り部材を設けている。以下、図３によりその点についてもう少し詳細に説明する。
【０００３】
図３は、ガラス素子成形装置の下側金型近傍の拡大縦断面を示しており、同図３において、参照符号８は下側外型、参照符号９はその上面側に成形面Ｓを有する下金型、参照符号１０は下金型９の背面側にて同金型９を保持固定する下ダイプレートである。同ダイプレート１０の上面および下面には、図４および５に示される放射状の複数の排出用の溝２１、２２が形成されている。前記下ダイプレート１０の背面は、軸１２上面に取付けられた中空断熱部材１１により保持固定されている。参照符号２３は環状の仕切り部材であって、中空断熱部材１１の内径面に嵌合されており、その外周面には複数の不活性ガスの通路２３Ａが形成されている。仕切り部材２３の内径面には軸１２から上方に延設された管１７Ａの端部が挿入されている。したがって、不活性ガスの供給路１７から供給される第１の不活性ガスは管１７Aの上端から溝２１を通って下金型９および下側外型８を直接冷却してチャンバへ排出される。同様に、不活性ガスの供給路１８から供給される第２の不活性ガスは軸１２内の環状通路１２Ａから中空断熱部材１１の中空部１１Ａ、通路２３Ａを介し、溝２２を通って下金型９、下側外型８を間接的に冷却してチャンバへ排出されるようになっている。
【０００４】
しかしながら、上記図３に示されている成形装置においては、中空断熱部材１１とは別体の仕切り部材２３を用いていることにより、該中空断熱部材１１の内径面と仕切り部材２３との取り付け作業時の摩擦により、粉塵が発生する問題がある。また、不活性ガスを供給する圧力によっても仕切り部材２３が振動し、結果として粉塵が発生する問題がある。さらに、供給される不活性ガスによって成形チャンバ内に粉塵が舞い上がり、光学素子の成形に悪影響を及ぼすことがあり、特に連続成形の障害となっていた。
【０００５】
さらにまた、前記図３に示す成形装置では、仕切り部材２３と中空断熱部材１１とは別体の部材で形成されるため、その外周面および内周面双方の機械加工における平行度が揃わないと管１７Aと仕切り部材２３との間１７Ｂには僅かな隙間があり、不活性ガスを完全に分離分配することができず、僅かな漏れがある。同様な僅かな漏れは、仕切り部材２３の上または下端面とダイプレート１０、５とが接触する面の平行度についても該当する。したがって、成形時の加熱、加圧、冷却の各工程において、それぞれ溝２１、２２からの排出流量は設定流量とは異なる流量となってしまい、成形品の精度やその再現性において障害となっていた。また、中空断熱部材１１とは別体部材で形成されている仕切り部材２３は、不活性ガスの供給圧力により振動する可能性があり、その摩擦によってさらに粉塵が発生する可能性もある。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３０１７２６号  「光学素子の成形装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者等は上述した問題点を鋭意検討した結果、中空断熱部材とは別体部材で形成されていた仕切り部材を、前記中空断熱部材と一体的に形成することで前述した問題点は基本的に解決できることを見出した。
【０００８】
従って、本発明の目的は、不活性ガス用の仕切り部材を中空断熱部材と一体で形成することで、振動、粉塵の発生をなくし、連続して安定した高精度な成形を可能とするガラス素子の成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明によるガラス素子成形装置は、
上型および下型からなる一対の型間にガラス素子材料を配置して前記一対の型及び前記ガラス素子材料を加熱しプレスすることによりガラス素子を成形する成形装置において、
前記各上型および下型の各成形面の背面側に設けられ前記各上型および下型を支持する一対のダイプレートと、
前記各ダイプレートの各背面側に設けられ前記各ダイプレートを支持する一対の中空断熱部材と、
前記各中空断熱部材のさらに背面側に設けられ内部に第１および第２の不活性ガス供給路を有する一対の軸と、
前記各ダイプレートの上下両面に形成され、前記第１および第２の不活性ガス供給路にそれぞれ連通するとともに該各不活性ガス供給路を流れる不活性ガスを排出するための複数本の溝と、
前記各ダイプレートの、一方の面に形成された前記複数本の溝と他方の面に形成された前記複数本の溝との間で前記不活性ガス供給路から前記中空断熱部材を介して供給される不活性ガスの混合を阻止するよう設けられた仕切り部材と、を備え、該仕切り部材は前記中空断熱部材と一体的に形成されていることを特徴とする。
その場合、前記中空断熱部材と前記仕切り部材はセラミック素材で形成されることが好適である。
また、その場合、予め別々に用意された前記中空断熱部材と前記仕切り部材とを焼結成形して一体的に形成することもできる。
その場合、前記中空断熱部材および前記仕切り部材は窒化珪素で形成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、中空断熱部材を介して供給される不活性ガスの混合を阻止するよう設けられた仕切り部材は前記中空断熱部材と一体的に形成されているので、不活性ガスが供給されている場合に振動が発生することがなくしたがって、粉塵の発生をなくし、連続して安定した高精度なガラス素子の成形を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に基づく１実施例について図面を参照して詳細に説明する。
なお、図１、２における各参照符号のうち図３と同一の参照符号は同一あるいは対応する構成部材を示しており、以下では主として図３と相違する点を中心に説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施例を示すもので、成形チャンバＣを示している。すなわち、透明石英管３の上下端部をそれぞれ上下の保持部１、１３でシールすることによって成形チャンバＣを構成している。下軸１２の下部には、図示しない軸移動用のモータ、減速機構が取り付けられている。また、同様に、透明石英管３の側面には、加熱用の赤外線ランプが配置されている。成形チャンバＣの中央部には、一対の型が配置されており、光学ガラス素子を成形する成形面Ｓを有する一対のモールド６、９と、前記各モールド６、９を挿入し嵌合する一対の外型７、８と、前記一対のモールド６、９および前記一対の外型７、８をそれぞれその背面から支持する一対のダイプレート５、１０と、前記一対のダイプレート５、１０をそれぞれその背面から支持する一対の中空断熱部材４、１１と、前記中空断熱部材４、１１をそれぞれその背面から支持する一対の軸２、１２により構成されている。前記一対の中空断熱材４、１１には、図２に示される仕切り部材２３が一体で形成されている。
【００１３】
前記一対の軸２、１２に設けられた不活性ガス供給路１５、１６ならびに１７、１８により供給される不活性ガスの流路は、前記中空断熱材４、１１に一体で形成された仕切り部材（Ｚ部として示す）によって区画され前記各ダイプレート５、１０の一方の不活性ガス排出用の溝１９、２２と、他方の不活性ガス排出用の溝２０、２１とに別々に分配されるようになっている。ここで、前記仕切り部材近傍の拡大した詳細を図２に示す。
【００１４】
図２において、参照符号２３Ａは不活性ガス排出用の溝２２と中空部１１Ａを連通する通路である。
図４は、図１のそれぞれ排出用の溝１９、２２の横断面を示し、また図５は、図１のそれぞれ排出用の溝２０、２１の横断面を示す。
前記仕切り部材２３は、窒化珪素Ｓｉ３N４等のセラミック材料で構成することができる。またその反応焼結品若しくは前記断熱部材と同等の常圧焼結品等の耐熱材料で構成することもできる。また、各上下の仕切り部材２３と中空断熱材４、１１を、上記のように焼結成形するのではなく、単一の耐熱材料部材を機械加工することにより形成することも可能である。
【００１５】
光学ガラス素子を成形する際の動作を、図1、２により説明する。光学ガラス素子を成形する際、光学ガラス素子を成形する成形面Ｓを有する一対のモールドの間に材料１４を入れ、一対の型および材料が酸化するのを防止すべく、成形チャンバＣ内のエアを不活性ガスによりパージするために、不活性ガス供給路１５、１６、１７および１８より不活性ガスを供給する。次いで、前述した透明石英管３の側面に配置された赤外線ランプを点灯させて、一対の型および材料１４を加熱する。その際、一対の型の半径方向での均熱を図るため、不活性ガス供給路１６、１８より微量の不活性ガスを供給しても良い。
【００１６】
不活性ガス供給路１６、１８より供給された不活性ガスは、前記一対の中空断熱材４、１１に一体形成された仕切り部材２３により、前記一対のダイプレート５、１０の一方の不活性ガス排出溝１９、２２へと流れる。一対の型及び材料１４が成形可能な温度に到達した後、下軸１２下部に取り付けられた、図示しない軸移動用のモータ及び減速機構にて下軸を移動し、プレス成形を行う。成形後、徐冷を行う際には、不活性ガス供給路１６、１８より適量の不活性ガスを供給し、同ガスは前記一対の中空断熱材４、１１に一体形成された仕切り部材２３によって前記一対のダイプレート５、１０の一方の不活性ガス排出溝１９、２２へと流れ、型内の温度を均一に保ちつつ徐々に冷却を行う。急冷を行う際には、不活性ガス供給路１６、１８に加え、１５、１７からも大量の不活性ガスを供給し、モールド６、９に直接不活性ガスを接触させることによって急激に冷却を行う。
【００１７】
以上説明したように、従来、前記中空断熱部材内部に別体として形成された仕切り部材を挿入していたため、挿入時の摩擦や不活性ガスの供給圧力による振動によって粉塵が発生する問題があったが、本発明により図２に示すように中空断熱材１１と仕切り部材２３とを一体形成することで、成形チャンバＣ内の摺動部を排除することが可能となった。また、仕切り部材２３を中空断熱部材１１と一体で形成することで、特に、仕切り部材２３はその内周面のみを機械加工すればよく、管１７Aの外周面と嵌合するように加工精度を上げることが可能であり、従来では僅かな隙間から不活性ガスの漏れが発生してしまうものを、完全に分離分配することができる。
【００１８】
以上、本発明の好適実施例について説明したが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による成形装置の成形チャンバを示す縦断面図である。
【図２】図１のＺ部近傍の詳細を示す拡大縦断面図である。
【図３】従来の仕切り部材の取り付け部近傍を示す拡大縦断面図である。
【図４】図１のそれぞれのダイプレート内に形成されている中空断熱部材側の溝の横断面を示す図である。
【図５】図１のそれぞれのダイプレート内に形成されているモールド側の溝の横断面を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１、１３    保持部
２、１２    軸
３          石英管
４、１１    中空断熱部材
５、１０    ダイプレート
６、９      モールド
７、８      外型
１４        成形材料
１５、１６、１７、１８    不活性ガス供給路
１９、２０、２１、２２    溝
２３        仕切り部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007204345.tif 000007